JP4618605B2 - 統合された加算冗長度を有するブレーキ値発生器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、統合された加算冗長度を有するブレーキ値発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第３３０８２７９号明細書によれば、ここでは自動車ブレーキ弁と称する、ブレーキ値発生器が公知である。
【０００３】
このブレーキ弁は、トラクタにおいて優先的に電気制動を行なうために使われるものである。そのために磁気抵抗行程信号発生器が設けられており、この行程信号発生器は、電気制御されるブレーキ（車両の動作ブレーキ）のために測定信号を送出する。この信号は、フットペダルの操作に依存している。フットペダルの操作の際に、同様にブレーキ圧力が制御され、その際、この気圧回路は、なるべく電気回路の故障の際にだけ、ブレーキ圧力をブレーキシリンダに作用させる。気圧回路は、このようにして電気回路に対して冗長度をなしている。
【０００４】
したがって公知の明細書は、なるべく冗長圧力として作用する第１の気圧ブレーキ圧力成分を発生する機械的に作用する装置、及び優先的に行なわれる第２の電気ブレーキ成分のための電気測定信号を発生する装置を示している。
【０００５】
ヨーロッパ特許第０４４７７５０号明細書によれば、二回路制御されるリレー弁装置及び磁気操作される弁装置からなるブレーキ圧力変調器が公知である。その際、リレー弁装置は、市場に流通した二階建の構造様式のものであり、その際、“二階建”とは、その両方の制御装置に同時に圧力を加えた際に、その一方の制御装置にしか圧力を加えなかった際よりも高い圧力をその出力端子から送出するということを意味する。
【０００６】
磁気操作される弁装置は、供給される磁石電流強さに依存した圧力を制御するように形成されている。二回路制御されるリレー弁装置（ここにおいて図４、（４４））は、磁気操作される弁装置（ここにおいて図４、（４０））によって制御される圧力、及び機械的ブレーキ圧力制御装置（ここにおいて図４、（５））から送出される圧力によって制御される。二回路制御されるリレー弁装置から発生される圧力は、ブレーキ圧力をなしている。したがって二回路制御される弁装置は、その大きさが両方の入力圧力の和に依存する空気量倍増されたブレーキ圧力を発生することによって、その両方の入力端子に加わる圧力の作用を加算する。それ故にこの弁装置は、和を形成する加算素子を含んでいる。
【０００７】
その通常の構造様式におけるリレー弁は、リレーピストンが設けられており、このリレーピストンのピストン面がその気圧制御入力端子に加えられた予備圧力のために作用面として使われるように構成されており；リレーピストンの転向により、通気及び排気弁は、制御された圧力が予備圧力に等しくなったときに、両方の弁のための閉じ位置に達するように操作される。
【０００８】
二回路制御されるリレー弁において、２つの入力端子が設けられており、かつこれらの制御入力端子に加えられる予備圧力は、それぞれ作用面を介してリレーピストンに作用する。両方の制御入力端子に対して同じ作用面を仮定した際に、これら両方の予備圧力の和に相当する力がリレーピストンに作用することが重要である。それ故にリレーピストンは、加算素子をなしており；加算は、リレーピストンにおいてピストンに作用する制御された圧力の力と予備圧力によってここに作用する力との間の平衡が設定されることによって、行なわれる。
【０００９】
したがって二回路制御されるリレー弁装置の２つの入力端子（ここにおいて図４、（４２、４３））に加えられる両方の圧力は、加算すべき予備圧力をなしており；これらの圧力を発生するユニット（ここにおいて図４、（４０）、（５））の相応する気圧導管は、空気伝達のために使われ、その際、気圧は、ここでは力伝達の機能を引受ける。
【００１０】
さらにヨーロッパ特許第０４４７７５０号明細書において、ブレーキ圧力変調器の前に接続されかつこれを制御するブレーキ値発生器は、運転者の足による操作の際に、これに所属の電気部分において、操作力又は操作行程に依存する電気操作信号を磁気操作される弁装置に送出し；同時にブレーキ値発生器は、前記の機械ブレーキ圧力制御装置をなすその圧力部分において、圧力貯蔵器から同様に前記の操作量に依存する冗長なブレーキ圧力を制御する。
【００１１】
したがってブレーキ圧力変調器から送出されるブレーキ圧力は、冗長なブレーキ圧力に帰するブレーキ圧力成分と磁気操作に帰するものとから構成されている。磁気操作に帰するブレーキ圧力成分がちょうど運転者操作に相当するようなブレーキ圧力要求と冗長なブレーキ圧力に帰するブレーキ圧力成分との間の相違になるように、磁石電流強さを調節することは、ヨーロッパ特許第０４４７７５０号明細書に属する。
【００１２】
ヨーロッパ特許第０４４７７５０号明細書に記載の加算冗長度の基本方式を実現する際に、機能を保証するために、ブレーキ値発生器（ここにおいて図４、（５、６、７））の回りに多数の異なった部品を配置することが必要である。さらに前記のように、気圧結合部を設け、これらの結合部が加算の機能を実行する装置への力伝達のためだけに使われることは不利である。このことは、特別の様式で気圧導管に当てはまり、この気圧導管は、運転者操作に基づいてブレーキ値発生器において発生される冗長圧力を、ブレーキ値発生器から二回路制御可能なリレー弁装置として構成された加算装置に伝達する（ここにおいて図４、（９）による（５））。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
それ故に本発明の課題は、加算冗長度のための制御機能がここに含まれているように、初めに述べたようなブレーキ値発生器を形成することにある。とりわけもっぱら足の力又は足の行程から導き出される力成分を加算を行なう装置に力伝達するために使われる気圧結合が必要ないことを保証するようにする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この課題は、特許請求の範囲第１項に記載の本発明によって、次のようにして解決される。すなわちブレーキ値発生器が、ブレーキ圧力を発生するために使われ、ブレーキ値発生器が、運転者によって操作され、ブレーキ圧力を発生する装置が設けられており、圧力発生装置が、第１の物理量のための入力端子を有し、第１の物理量が、運転者操作から導き出され、運転者操作を検出するセンサ装置が設けられており、センサ装置の出力端子が、車両のための制御装置の入力端子に接続されており、圧力発生装置が、第２の物理量のための別の入力端子を有し、第２の物理量が、車両制御装置の出力端子から導き出され、第１及び第２の物理量から作用の和を形成するために、加算装置が設けられている。本発明の変形及び有利な実施例は、特許請求の範囲の従属請求項に記載されている。
【００１５】
気圧の簡単化によって、圧力制御弁装置のような構成部分も節約することができる。部品の節約によって、コストの減少の他に、機能の確実性が高まるという利点も生じる。
【００１６】
その他の利点は、構造空間及び重量が節約されるという点にあり；構造空間の節約の結果、ブレーキ値発生器をその周辺部品とともに、あらかじめ製造されたシステム支持体として車両内に組込まれたペダルボックスになるように有利に統合することができ、かつあらかじめ製造することができる。
【００１７】
本発明の変形において、所望の“ペダルフィーリング”を達成するために力行程構成の際に、組合わせ、ブレーキ値発生器／ペダルの従来一定の動作能力によって生じる制限をもはや頼りにしていない。ここにおいて本発明は、この動作能力が可変であり、かつ構成の際に顧客の希望に広い限界内において任意に応じることができるという利点を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に本発明を図面に示した実施例によって詳細に説明する。
【００１９】
図面において可能なかぎり、同じ部分に対して同じ参照符号が使われているので、１つの図面における１つの部分の説明により、別の図面におけるこの部分も説明されている。
【００２０】
図面において気圧結合は実線として、かつ電気結合は破線として示されている。
【００２１】
公共の道路交通における車両のために使われる規定に相応して、車両は、互いに独立に作用する２つのブレーキ回路を装備しなければならない。
【００２２】
制動される２つの車軸を有する圧縮空気制動される商用車において、独立に作用するブレーキ回路の分割は、通常のように、前車軸の車輪のために第１のブレーキ回路が、かつ後車軸の車輪のために第２のブレーキ回路が設けられているように行なわれる。
【００２３】
これらの車両が通常のように制動されるとき、ブレーキ値発生器は、互いに独立に有効な弁装置を有する例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第４２３２１４６号明細書に記載の自動車ブレーキ弁からなり、その際、一方の弁装置は、前車軸のブレーキシリンダに作用する圧力を制御し、かつ他方の弁装置は、後車軸のブレーキシリンダに作用する圧力を制御する。制御される圧力の大きさは、運転者によって操作されかつブレーキ弁に作用するブレーキペダルの行程又は力によって決められる。
【００２４】
通常の圧縮空気ブレーキとは相違して電気ブレーキ値制御を利用する車両において、ブレーキ値発生器から、運転者によってあらかじめ与えられたブレーキ値要求の電気信号が発生される。この信号は、車両電子装置によって評価され；例えば負荷のような別の量とともに、車軸へのブレーキ力分配を決める。このようにして車両電子装置によって、電子制御信号が形成され、これらの制御信号は、前車軸及び後車軸のためのブレーキ圧力変調器を制御するために使われる。
【００２５】
安全上の理由により、電子ブレーキ値制御による車両において、機械的手段だけによって発生されるブレーキ圧力の形の冗長度が設けられている。例えば電子装置構成部分の故障によって引起こされた電子装置内の誤りの際、制動の際にこの冗長圧力が有効になり、かつ車両の制動を保証する。
【００２６】
冗長圧力は、切換えられる冗長度の基本方式にしたがって又は加算冗長度の基本方式にしたがって有効になることができる。切換えられる冗長度の際、冗長圧力は、ブレーキ値要求の枠内において定常的に発生され、かつ電子装置故障の際に、ブレーキ変調器から発生されるブレーキ圧力に代わって利用される。しかしそのために電気操作される弁を介して最後に述べた圧力を遮断し、かつ冗長圧力を接続することが必要である。
【００２７】
この弁切換えに代わって、切換えられる冗長度の際に、ブレーキ圧力変調器の時間的に先行する圧力も、判定基準として利用することができ；例えばブレーキ圧力変調器から発生される圧力が少なくとも０．２ｂａｒであるかぎり、冗長圧力が持ちこたえており、このことは当てはまらない場合、維持が解消され、かつ冗長圧力が介入する。
【００２８】
したがって切換えられる冗長度の方法は、故障した又は故障中の電子装置が、少なくともまだ所定の切換え又は制御過程を確実に行なうことができることを前提としており；そのために電子装置において特別の予防処置を講じることができ、これらの予防処置は、できるだけあらゆる可能性をカバーする。このことが、どの程度高価になることがあるかを示すために、可能な誤りの場合を指摘しておく：例えば圧力センサが、実際に存在する０．２ｂａｒの圧力に代わって、１０ｂａｒの圧力に相当する測定値を供給した場合、車両電子装置は、全制動を行なうことを前提とするが、一方車両は、実際には実質的に制動せずに引続き走行する。もちろんこの誤りの場合も、例えばセンサの二重構成によって阻止することができるが、このことは、再び製造コストを上昇させる。
【００２９】
それに反してヨーロッパ特許第０４４７７５０号明細書に記載の加算冗長度の基本方式の際、冗長圧力は、それぞれの制動の際に加算成分として能動的に一緒に結合されている。電子装置が故障すると、冗長圧力は、なんらかの切換え過程を行なう必要なしに、直接ブレーキシリンダに作用し；この方法は、固有に安全であり、かつそれにより切換えられる冗長度の方法に対して高度の安全性を提供する。
【００３０】
冗長度は、一回路又は二回路に構成することができる。一回路冗長度の際、両方のブレーキ回路のうちの一方だけが冗長に構成されており、−通常これは前車軸ブレーキ回路である−、二回路冗長度の際、両方のブレーキ回路が冗長に構成されている。
【００３１】
前車軸ブレーキ回路における一回路冗長度の際、とくに加算冗長度の方法が提供される。前車軸は、機関変速機ブロックの重量によって定常的に負荷を受けており、かつそれによりこの特性が大体において積み荷によって与えられた後車軸よりも著しく望ましい負荷／空特性を有する。それ故に加算冗長度に対する後に説明する構成の視点は、前車軸においてとくに良好に満たされる。
【００３２】
二回路冗長度において後車軸のために同様に加算冗長度の基本方式が基礎になっているが；前記のように構成は一層困難なので、後車軸に対して切換えられる冗長度の基本方式を使用することもでき；それによりこのことは、とりわけきわめて確実な前車軸冗長度に帰することができ、かつ後車軸構成がそれによりあまり危険でないからである。
【００３３】
しかし最後に述べた論証は、一般的に冗長度の二回路に帰し、かつ前車軸に１つだけの安全な冗長度を設けることに通じることもある。純粋に安全技術的な事実の他に、コストの視点も役割を演じるので、技術が、一回路前車軸冗長度の方向に引続き発展し、かつ二回路冗長度に意味が失われることを前提とすることができる。この理由により本発明は、単回路冗長度にその適用における重点を置いて説明し、かつ後に本発明がどのようにして二回路冗長度に拡張できるかを補充する。
【００３４】
図１は、ブレーキ値発生器１の機能ユニットがブレーキ装置の別のユニットにどのように接続されているかを示している。
【００３５】
ブレーキ値発生器１は、操作押し棒６に作用するブレーキペダル５を介して運転者により操作することができる。操作は、センサ装置２において電気的に検出され、かつ相応するセンサ測定信号は、電気線１４を介して電子車両制御装置７の入力端子に導かれる。このセンサ測定信号に基づいて、車両制御装置においてブレーキ圧力を制御する電気信号が形成され；この制御信号は、電気接続部１５を介してブレーキ値発生器内に統合された磁気操作されるブレーキ圧力変調器３に供給される。ブレーキ圧力変調器３は、電気制御信号に基づいて、制御圧力を発生し、この制御圧力は、リレー弁４において空気量倍増される。ブレーキ値発生器１は、気圧導管を介して空気貯蔵器８に接続されている。
【００３６】
リレー弁４の気圧出力端子９からブレーキ圧力が出力され；出力端子は、気圧導管を介してブレーキシリンダ１２に接続されている。気圧出力端子９とブレーキシリンダ１２との間に、通常ブレーキ圧力をブレーキスリップ制御して減少するＡＢＳ制御弁１３がその間に接続されている。ここで考察する前車軸に関して、ブレーキシリンダは通常二重に存在し；ＡＢＳ制御弁は、単一（車軸制御）又は二重（車輪制御）に存在することができる。
【００３７】
加算冗長度の基本方式に相応して、操作押し棒６の転向により２種類のことが引起こされる：
第１に、前記のように、電気的な方法でブレーキ圧力変調器を介して電気圧力成分が発生される。
第２に、機械的な方法で機械圧力成分が発生される。
【００３８】
ブレーキ値発生器１内に含まれた加算装置を介して、電気及び機械圧力成分は加算され、かつこの和圧力は、ブレーキ値発生器から送出されるブレーキ圧力をなしている。電気圧力成分が欠落すると、機械圧力成分は、自動的にブレーキ圧力を形成する。
【００３９】
厳密に受取れば、加算装置において、電気又は機械圧力成分の作用に相当する物理量が加算され、その際、一方の圧力成分は、実際に又は仮想的に（これはブレーキ値発生器のどの位置においても“圧力”として測定できない。）存在することができる。
【００４０】
それ故にブレーキ圧力を発生する加算装置は、２つの入力端子を有し；これらの入力端子に、ブレーキ圧力成分に相当する物理量が加えられる。一方の入力端子は、車両操作から導き出された第１の物理量（機械圧力成分）を加えるために使われ、他方の入力端子は、ブレーキ圧力変調器のための車両制御装置の前記の制御信号によって記述された第２の物理量（電気圧力成分）を加えるために使われる。後に説明するように、物理量は、構成に応じて、力又は圧力として存在することができる。
【００４１】
図２によるブレーキ値発生器の構成において、ブレーキ圧力変調器３は、磁気操作される比例弁として形成されている。この構成において第１及び第２の物理量は、力をなしている（そのために図４に関連した説明を参照）。
【００４２】
空気量倍増するリレー弁４は、外部装置としてブレーキ値発生器１の外に配置されている。ブレーキ圧力変調器として作用する比例弁３は、制御圧力を発生し、この制御圧力は、ブレーキ圧力変調器３の出力端子３０を介して、制御圧力入力端子１０においてリレー弁４に供給され；空気貯蔵器８は、入力端子１１に、すなわち貯蔵圧力入力端子に接続されている。
【００４３】
その相応する公称幅を有する制御弁が分離して配置されていることにより、ブレーキ値発生器自体は、小さな構成容積を有する装置として構成することができる。
【００４４】
図３による構成において、ブレーキ圧力変調器は、外部装置として設けられているが、リレー弁４は、ブレーキ値発生器１に統合されている。
【００４５】
ブレーキ圧力変調器３から発生される制御圧力は、制御圧力出力端子３０を介してリレー弁４の制御圧力入力端子１０に供給される。この構成において、第１の物理量は力からなり、かつ第２の物理量は圧力からなる（そのために図５に関連した説明を参照）。
【００４６】
ブレーキ圧力変調器３は、この構成においても磁気操作される比例弁として設けることができる。
【００４７】
その代わりにブレーキ圧力変調器３は、このようなものとして周知のように、切換え電磁弁から構成することができ、そのために少なくとも２つの弁が必要である。このような弁組合せによって、ブレーキ圧力変調器３内において形成される制御圧力は、通気弁を介して圧力上昇され、かつ排気弁を介して圧力低下される。通気弁は、切換えられた状態において制御出力端子３０を貯蔵圧力に接続し、かつ排気弁は、切換えられた状態において制御出力端子３０を大気に接続する。両方の弁の交互のサイクルによって、所望の制御圧力が達成される。
【００４８】
サイクルは、車両制御装置によって行なわれ、この車両制御装置は、圧力センサを介して目下の制御圧力を測定し、かつ現在の制御偏差に応じて通気又は排気弁を制御することによって、閉じた制御ループにおける所望の制御圧力を設定する。それにより比較的小さな公称幅を有する高速切換え電磁弁が、そのために適している。それ故に空気量の増加のために、１つの通気弁の代わりに例えば２つの通気弁、及び排気弁の代わりに例えば２つの排気弁を設けることが可能である。電気接続部１５は、この時、これらの通気及び排気弁を制御するために必要な複数の線からなる。
【００４９】
サイクル制御される電磁弁を有するブレーキ圧力変調器３の構成において、切換え電磁弁の比較的わずかなコストは有利である。
【００５０】
切換え電磁弁はわずかな構造空間しか必要としないので、これらは、ブレーキ値発生器内に組込むこともできる。加えてこのような構成の際に、少なくとも制動に割当てられた車両制御装置７の部分を、電気圧力成分のための信号を発生することによって、ブレーキ値発生器１と構造的にまとめることも可能である。
【００５１】
図４に、図２によるブレーキ値発生器の実際の構成が示されている。操作押し棒６における操作行程を検出する電気センサ装置２は、磁気抵抗センサとして構成されている。これは、操作押し棒６内に取付けられた永久磁石１７とともに動作し；センサは、永久磁石１７によって発生される磁力線の角度を評価することによって、位置を判定する。その代わりに別の任意の行程センサを使用してもよい。操作押し棒６は、押圧板２３に結合されている。
【００５２】
さらに操作機構に、ばね空間１９内に配置された第１のばね２０及び第２のばね２１を加えることができ、その際、第２のばね２１は、押圧板２３をハウジング３１に対して弾性的に支持している。
【００５３】
比例弁の磁気部分に：磁石コイル２４及び磁気接極子２５を加えることができ；比例弁の弁部分に：磁気接極子２５の延長部に取付けられた弁ピストン３９、密閉面３２を有する弁体２８、貯蔵空気圧力空間４０、ブレーキ空気圧力空間４１（制御ブレーキ圧力のため）、密閉面３２とともに通気密閉座を形成する（図示した位置において通気密閉座は閉じている。）ハウジングに固定の回りを囲む密閉縁２６、及び操作要素２９の端部に取付けられた回りを囲む密閉縁２７が付属することができ、この密閉縁は、密閉面３０とともに排気密閉座を形成している（図示した位置において排気密閉座は開いている。）。
【００５４】
貯蔵空気圧力空間４０は、弁体２８内に取付けられたパッキン３３を介して大気に向かって密閉されており、かつブレーキ空気圧力空間４１は、パッキン４２を介して磁石コイル磁気接極子システム２４、２５及びばね空間１９の範囲において支配的な大気圧に対して密閉されている。
【００５５】
第２のばね２１は、操作押し棒６の操作行程のために戻し力として作用し、かつブレーキペダルのレバー比を介して、運転者により所定の制動の際に加えるべき足の力を決める。第２のばね２１は、第１のばね２０と比較して強力なばねとして選定されているので、第１のばね２０の影響は無視することができ、かつ戻し力は、第２のばね２１の操作行程及びばね定数だけによって決められている。２つのばねの利用によって、機能の分離が考慮されており：第１のばね２０は、可能な機械圧力成分の気圧制御のために使われ、かつ第２のばね２１は、運転者に対する所定の“ブレーキフィーリング”の実現のために使われる。
【００５６】
動作を説明するために、まず車両制御装置から線１５を介して供給される磁石電流がゼロに等しく、かつそれ故に磁気接極子２５に磁力が及ぼされないことを前提とする。ブレーキ値発生器の構成部分の位置は、操作されない状態に相当し；この状態において弁体２８の密閉面３２は、貯蔵空気圧力空間４０内に支配的な圧力によって、磁気接極子２５の方に向いた側におけるその有効リング面を介して密閉縁２６に向かって押されるので、入口弁は閉じている。ブレーキ空気圧力空間４１は、この状態において排気部１６を介して排気されているので、制御ブレーキ圧力は出力されない。
【００５７】
第１のばね２０は、第２のばね２１に対して全長の短縮部Δｓ２２を有する。このことは、きわめて小さな操作行程の際に操作押し棒６に戻し力が及ぼされるが、磁気接極子２５の位置は不変であり、かつ操作しない場合におけるように、まだ制御ブレーキ圧力を形成しないことを意味する。操作押し棒６の操作行程によって“空行程Δｓ”２２に打勝ったときに初めて、第１のばね２０は、圧力板２３の下側縁に接触し、かつ操作行程がそれ以上に大きくなった際に、第１のばね２０を介して磁気接極子２５に力が及ぼされ、それによりこれは、弁体２８の方向に動かされる。
【００５８】
移動によって排気密閉縁２７は密閉面３２に接触する。第１のばね２０によって発生される力は、この時、弁体２８に作用し、密閉面３２は、通気密閉面２６から離れ、かつ貯蔵空気圧力空間４０からブレーキ空気圧力空間４１に空気が流れる。
【００５９】
弁ピストン３９の有効リング面を介してブレーキ空気圧力空間４１内に構成された圧力は、磁気接極子２５に力を及ぼし、この磁気接極子は、第２のばね２０によって発生される力に抗するように作用する。抗する作用の力がばね力に等しくなるとすぐに、操作要素２９は、ばね力に対して逆方向に押し戻される。この押し戻しの際に、その密閉面３２がまだ排気密閉縁２７に接している弁体２８は、この運動に追従するので、通気密閉縁２６も、密閉面３２に再び接触する（一般的な動作のこの考察の際に、摩擦による起こり得る影響は考慮されていない。）。したがって通気及び排気密閉座が閉じ、かつブレーキ空気圧力空間４１内において、フックの法則に基づいて第１のばね２０から磁気接極子２５に及ぼされる力に比例する圧力が制御されている。
【００６０】
Δｓの操作行程により始まって、ばねにより引起こされる圧力制御が開始されるので、機械圧力成分の特性曲線に対して直線部分が生じ、その勾配は、第１のばね２０のばね定数及び操作ピストン３９の有効リング面によって決められており；この直線部分は、図６ａに参照符号５０を付けて示されている。
【００６１】
所定の操作行程を前提として、この行程が減少すると、減少の時点に、ブレーキ空気圧力空間４１内において制御されるブレーキ圧力は高すぎるので、弁ピストン３９は、弱まったばね力に抗して第１のばね２０の方向に動かされる。その際、排気密閉縁２７は、密閉面３２から離れるので、空気は、ブレーキ空気圧力空間４１から排気部１６を介して大気に吹出される。排気は、ブレーキ空気圧力空間４１内に存在する圧力が減少した操作行程に相当するまで持続する。圧力減少によって操作要素２９は、弁体２８の方向に動き、かつ減少した操作行程のばね力と弁ピストン３９への圧力作用による逆に作用する力との間の新たな平衡の時点に、排気密閉縁２７は、再び密閉面３２上に載り、それにより閉じ位置が達成されている。
【００６２】
ブレーキ空気圧力空間４１内において制御される圧力は、操作押し棒６の操作行程に連続的に追従する。この制御される圧力は、前記の機械圧力成分をなしている。
【００６３】
電気接続部１５を介して磁石電流が供給されると、磁石電流の大きさに相応して磁気接極子２５に力が作用する。磁気接極子２５は、加算装置をなしており、ここでは第１に、第１のばね２０の機能の説明に相応して操作行程から導き出される第１の物理量のための入力端子が設けられており、かつここでは第２に、電気接続部１５を介して供給される磁石電流に相応して車両制御装置の出力によって決まる第２の物理量のための入力端子が設けられている。両方の物理量は、加算素子として作用する磁気接極子２５において力として加算され；それ故に図４による実施例の場合、第１及び第２の物理量は、力をなしている。
【００６４】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２３２１４６号明細書に記載の前記の自動車ブレーキ弁において、ばね（ここではゴム段階ばね（３））が設けられており、このばねは、ピストン（ここでは第１のピストン（２））との共同動作において、ブレーキ圧力の気圧制御を引起こす。次にこのような自動車ブレーキ弁の構成に対していくつかの基礎となる観点を説明する。
【００６５】
ばね及びピストンの構成は、制御すべきブレーキ圧力、及び維持すべき精度の要求によってあらかじめ与えられている。ブレーキ圧力及び弁座によって制御すべき空気量のためのこのようにして維持すべきヒステリシスは、ピストンの面積の選択の際に所定の下側限界を下回ってはいけないということを条件とする。この面積及び最大ブレーキ圧力に基づいて、ばねが調達しなければならない最大ばね力Ｆｍａｘが与えられる。
【００６６】
最大ばね力Ｆｍａｘの決定の他に、この力に対応する最大ばね行程ｓｍａｘを決めなければならない（ばね定数の確定）。本発明によるブレーキ値発生器における場合のように、同時に車両制御装置の重要度に対して十分な分解能でばね行程を検出しようとする場合、下回ってはいけない最大ばね行程ｓｍａｘの所定の値が与えられる。これらの基本的な構成の考えから、最大ばね力Ｆｍａｘ及び最大ばね行程ｓｍａｘが確定されている。
【００６７】
それ故に最大ブレーキ圧力の制御の際に、ばねは、次の式によってその中に位置エネルギーが蓄積されているように圧縮される。
【００６８】
【数１】
【００６９】
このエネルギーは、運転者がブレーキペダルにおいて足の力Ｆ１ｍａｘを発生し、かつブレーキペダルにおいて行程ｓ１ｍａｘを進めることによって、運転者によって発生される。ブレーキペダルにおいて、足の力Ｆ１からばね力Ｆへのレバー伝動が行なわれ、その際、伝動比ｕは、足の力の作用点から回転中心へのレバー長さ対ブレーキレバーの回転中心へのばねの作用点のレバー長さの比によって与えられている。
【００７０】
このようにして確定されたレバー伝動ｕによって最大足の力に対して次の式が得られ、
【００７１】
【数２】
【００７２】
かつ最大足の行程に対して次の式が得られる。
【００７３】
【数３】
【００７４】
したがって段階ばねを有する従来の技術に相当する自動車ブレーキ弁において、構造的にあらかじめ与えられた最大ばね力は、レバー伝動比ｕの選択によって、運転者がその足によってこの力のｕ分の１だけを加えればよいように減少することができるが；同時にｕ倍の操作行程を生じる。それ故に力の節約は、常に行程の相応する増加を犠牲にしなければならない。
【００７５】
前記の自動車ブレーキ弁の従来の技術とは相違して、本発明において図４による構成において、ブレーキ値発生器１によりブレーキ制御圧力だけを制御すればよく、かつここにおいて弁ピストン３９の面積を比較において著しく小さく選定することができることが利用される。なぜならピストンにより、相応する空気量倍増のために必要な大きな弁座を制御する必要がないからである。さらに小さい弁座により、さらに小さなピストン面積で十分であり、さらに小さな最大ばね力で十分であり、したがって気圧制御のために小さな位置エネルギーを有する比較的弱いばね力しか必要ない。
【００７６】
第２の比較的強いばね２１は、運転者に対するブレーキフィーリングを確定するために使われる。このばねの最大ばね力は、車両製造者の希望に完全に合わせて、気圧の事実に全く関係なく生じることができる。この最大力及び適当に選択されたレバー伝動比ｕを利用した運転者操作に対するその変換の任意の選択によって、ブレーキフィーリングは、広い限界内において、車両製造者の種々の希望に対応することができる。ブレーキ値発生器に関して、変更の際に第２のばね２１の交換しか必要ない。
【００７７】
運転者が、ブレーキペダルにおいて軽い圧力点においてブレーキ開始を感知するようにするため、第２のばね２１を軽い初応力を受けた状態にして組込むことは有利である。
【００７８】
第２のばね２１を介して操作行程と操作力を一義的に関連づけるので、行程センサ２の代わりに、第２のばね２１における力を測定するセンサを設けることが可能である。それにより操作行程に対するブレーキ値発生器の所定の量の関係は、操作力に対するこの量の関係と同じ意味である。
【００７９】
図５によるブレーキ値発生器において、操作押し棒６によって転向されるばね装置を含む操作機構、及び操作要素２９によって機械的に制御される気圧弁装置は、図４のためのブレーキ値発生器の相応する説明によってすでに説明されている。図５による弁ピストン３９においてブレーキ空気圧力空間４１は、ピストンパッキン３４によって制御空気圧力空間３８から切離される。力を導入する中間部分３５は、第１のばね２０によって発生される力を弁ピストン３９に伝達するために使われる。このピストンに、一方において第１のばね２０の力が、かつ他方において制御空気圧力空間３８内において支配的な圧力が作用する。
【００８０】
制御圧力入力端子１０に、ブレーキ圧力変調器により発生される圧力が加えられており、制御圧力出力端子３０に加えられる圧力は、外部リレーピストンに導かれる。
【００８１】
それ故に弁ピストン３９は、加算素子をなしており、この加算素子のために再び物理量の２つの入力が考慮されており、その際、第１の物理量は、操作行程から導き出されており、かつ力をなしており、かつ第２の物理量は、車両制御装置の出力から導き出されており、かつ圧力をなしている。
【００８２】
所定のブレーキフィーリングを必要とする同じ顧客に対して、ブレーキ値発生器の１つの構成が望ましいならば、図４に対する説明に関連して説明した第２のばね２１の確定によるブレーキフィーリングの決定を省略することが有意義なことがある。この時、弁ピストン３９の直径は、大きな空気出力によって弁座も制御可能であるように拡大することができる。それにより“制御圧力出力端子”３０においてブレーキ値発生器から送出される圧力は、後に接続された空気量倍増するリレー弁の利用を不要にする空気出力を利用することができ；このようなブレーキ値発生器は、図２に示されている（ブレーキ値発生器の気圧出力端子は、直接リレー弁圧力出力端子９をなしている。）。
【００８３】
拡大されたピストン直径に相応して、第１のばね２０は、相応して強く構成しなければならない。このばねをどの程度強くするかの程度において、第２のばね２１は、この時にもはや単独でブレーキフィーリングの決定に責任を持たないので、減少しなければならない。
【００８４】
通常の自動車ブレーキ弁において、すでに述べたように、所定のヒステリシスに通じる空気量、弁大きさ及び制御弁直径の所定の関係が存在する。これらの関係は、基本的に本発明によるブレーキ値発生器についても存在するが、小さな制御ピストンの際に生じる機械圧力成分の増加したヒステリシスは、ブレーキ特性に作用しない。すなわち電気圧力成分は、後に詳細に説明するように、電気ブレーキ値制御によって、総合ブレーキ圧力が達成されるように設定される。
【００８５】
図６ａにおいて、すでに説明したように、直線部分５０は、機械的に発生される圧力成分を、すなわち操作行程ｓに依存する冗長ブレーキ圧力を示している。直線部分の足は、それより小さな操作行程に対して冗長圧力を制御しないので、Δｓの操作行程にある。直線部分は、足から前に説明した所定の勾配で操作行程ｓＡまで延びており、この操作行程において図４に相応して、圧力板２３のピン状の拡張部１８が磁気接極子２５に当たる。
【００８６】
一度この当たりに達すると、圧力板２３は、直接磁気接極子２５に作用するので、操作行程のそれぞれ最小のそれ以上の増加によって、通気座２６、３２が直接開かれ、かつ圧力は、“突然”増大し；この位置において気圧弁の行程制御は、直線部分５１によって示すように、力制御に移行する。
【００８７】
運転者は、この範囲においてその足操作力によってブレーキ圧力を制御する。直線部分５１に相応した特性曲線の節は、例えば電子装置の故障によって電子的に発生されるブレーキ圧力成分が欠落し、かつ冗長圧力が有効になるときに、作用するだけなので、この挙動は問題ない。制動の間にこの緊急の場合が生じると、運転者は、ブレーキを操作する間に、ブレーキ圧力が突然弱まったことに気付き（図６ａに示された操作行程ｓＸにおいて、後に説明する総合ブレーキ圧力の曲線５２における動作点５８に相応して、ブレーキ圧力は、直線部分５０における動作点５９における圧力に減少する。）、それから運転者は、直観的にブレーキを強化して操作し、かつ特性曲線節５１以上に貯蔵圧力を最大圧力として制御する。このような緊急の場合にいつでも運転者は、必要な場合に全制動を確実に行なうことができることが重要であり；その際、特性曲線節５０から特性曲線節５１への移行の際の段階は、些細なものである。
【００８８】
特性曲線節５０と５１の組合せは、機械的に発生される圧力成分の特性曲線をなしている。
【００８９】
これまで常に機械圧力成分が制御されるとき、閾値Δｓを越えた際のブレーキ特性を説明し；このことは、車両の摩擦ブレーキのブレーキシリンダにブレーキ圧力が加えられることを意味する。この磨耗を伴うブレーキの他に、多くの車両は、例えばリターダの形に構成された磨耗のないブレーキを利用することができる。
【００９０】
ブレーキペダルを軽くしか操作しない際、すなわちΔｓよりも小さな操作行程の際、磨耗のないブレーキだけが操作されるようにする。このことは、これらのブレーキ操作に対してもセンサ２が車両制御装置７に相応する信号を送出することによって可能である。車両制御装置７は、センサ信号を評価し、かつセンサ測定値の大きさに相応して例えば車両のリターダを制御する（車両制御装置２のこの部分は本発明の部分ではないので、磨耗なく作用するブレーキの制御は図面には示されていない。）。
【００９１】
図６ｂは、例えば磨耗なく作用するブレーキの作用を示しており：まず磨耗のないブレーキ成分は、ゼロの操作行程から直線的に増大し（５３）、かつΔｓの操作行程においてその最大値に達し、その際、この値がリターダの最大制御に相当するものと仮定する。Δｓより大きな操作行程の際、磨耗のないこの最大ブレーキ成分５４は維持されている（図６ｂの縦座標に単位は示されておらず；ここでは全ブレーキ要求の磨耗のないブレーキ成分は、図６ａに示された縦座標の大きさに意味上等価な量で示されており、この量は、ここではブレーキ圧力ＰＢ対供給圧力ＰＶの比である。）。
【００９２】
図６ａに、前記のように、磨耗ブレーキの総合ブレーキ圧力の曲線５２が示されており、この総合ブレーキ圧力は、ブレーキ圧力変調器３から発生される電気圧力成分と機械圧力成分との和に等しい。前記のように、車両制御装置７は、センサ２から供給される測定値の評価を、この信号を一般的なブレーキ要求信号とみなし、かつ車両におけるブレーキ成分に相応する個別ブレーキ要求を割当てることによって行なう。一方において前記のように、磨耗なく作用するブレーキに、これが満たすことができるブレーキ要求の部分が伝達され、かつ残りの成分は、磨耗ブレーキに割当てられる。磨耗ブレーキ内において、前車軸及び後車軸に対するブレーキ成分への分割が行なわれ、そのために圧力に関して下側のブレーキ範囲において磨耗を考慮した圧力分配を行なうために、実際ライニング厚さが問合わされるが、一方高いブレーキ範囲において、例えば車両の負荷が利用される。
【００９３】
これらの対応の様式及び方法は、このようなものとして周知なので、ここではもっぱらブレーキ特性曲線の一般的な共同作用について説明する。
【００９４】
前車軸のブレーキシリンダに対する例における総合ブレーキ圧力の曲線５２は、小さな操作行程（小さな値ｓ−Δｓ）において、ほぼ直線的な経過を示し；この範囲において良好な段階付けが望まれる。大きな操作行程の際、ブレーキ圧力は、ますます急に上昇し、かつｓＭの操作行程の際に、供給圧力に達し；この挙動は、緊急ブレーキの際にできるだけ急速に最大ブレーキ圧力に達するという運転者の希望に近い。
【００９５】
総合ブレーキ圧力の曲線５２と機械圧力成分５０（冗長圧力）との間の差は、電気圧力成分をなしている。
【００９６】
ここにおいて本発明の重要な利点は、操作行程を介した電気圧力成分の構成が、ブレーキ値発生器の構造的な事実とは全く無関係に決めることができるという点にある。このようにしてブレーキ値発生器の構造的な変更を行なうことなく、種々の車両要求及び車両製造者の種々の予備設定に対応することができる。
【００９７】
車両に調達される操作行程を介したすべての制動は、図６ｂによる節５３、５４を有する磨耗のないブレーキの特性曲線及び図６ａによる総合ブレーキ圧力５２の特性曲線からなる和に相当する。
【００９８】
図６ａに示された傾斜した特性曲線節５０及び垂直の特性曲線節５１を有する操作行程を介した機械的に発生される冗長圧力の関数経過は、図５によるブレーキ値発生器の構成にも有効であり；この構成において圧力板２３の下側縁が中間部分３５の上側縁に接触すると、機械的な突き当たりｓＡに達する。
【００９９】
本発明によるブレーキ値発生器のこれまでに説明した構成は、前記のように、一回路冗長度に基づいている。二回路冗長度を有するブレーキ値発生器は、前車軸のために加算冗長圧力を形成する前記の機械圧力発生装置に無関係に作用する別のブレーキ圧力成分を発生する別の圧力制御段を統合することによって実現することができ、その際、これにより発生された圧力は、後車軸のための冗長圧力として、−なるべく切換えられる冗長度として−設けられている。
【０１００】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２３２１４６号明細書による自動車ブレーキ弁によれば、まず第１の動作空間（ここでは第１の動作空間（６０））を介してブレーキ弁を操作する際に、後車軸回路として構成された第１のブレーキ回路にどのようにして圧力を加えるかは公知である。第２の動作空間（ここでは第２の動作空間（４４））を介して、前車軸回路として形成された第２のブレーキ回路のための圧力が制御される。第２の動作空間は、第１の動作空間に気圧的に結合されているので、第１の動作空間における圧力の制御の際、同時に第２の動作空間における圧力が制御される。追加的に第１の動作空間における圧力の故障の際に、第２の動作空間における圧力が、この時に機械的な連結に基づいて制御されるように、第１及び第２の動作空間の間に機械的な連結が存在する。
【０１０１】
例えば図４による本発明によるブレーキ値発生器は、この公知の基本方式を利用して、二回路冗長度を有するブレーキ値発生器に拡張することができる。前記の別の圧力制御段は、相応する第１の別の弁ピストンを組込み、この弁ピストンが別の圧力制御段の入力及び出力座を活性化することにより、第１の圧力制御段として圧力板２３によって直接操作される。第１のばね２０による代わりに、冗長圧力に相当する別のばね（全長を短縮しない弱いばね）を有する第１の別の弁ピストンは、圧力板２３から力を加えられ；強い第２のばね２１は、引続き“フィーリング”ばねとして作用する。別の圧力制御段のために、第２の別の弁ピストンを設け、この弁ピストンに別の圧力制御段の圧力を加えることによって、追加的な動作空間が形成される。
【０１０２】
新たに差し込まれたこの圧力制御段の動作空間の下に、磁気制御される接極子２５及び接極子により制御される弁部分２６、２７、２８からなる前記の装置がある。
【０１０３】
第２の別の弁ピストンを介してこのばねに別の圧力回路により制御される圧力を作用させることによって、第１のばね２０は、別の圧力制御回路によって操作される。遅れた圧力上昇は、この場合に全長の短縮によって達成できるのではなく、第１のばね２０が全長の短縮なしに組込まれ、かつ所望の遅延された圧力上昇に相応して初応力を与えられていることによって達成できる。同時に別の圧力制御回路における圧力の欠落の際、操作押し棒６の移動によって磁気接極子２５への剛体的な連結が行なわれるので、これは、前記のように動かされる（図４に関する説明参照）。
【０１０４】
本発明によるブレーキ値発生器において、前記のように、機械的手段による圧力成分と、電気的手段による圧力成分とが発生される。電気的手段により発生される圧力成分のために、電流の電気量から磁石を介して力を発生する物理的な作用基本方式に基づくアクチュエータが利用される。このようにして発生された力は、密閉座への機械要素の移動を引起こし、それにより密閉座において開いた横断面が形成され、この横断面を通して、所望の圧力変化を行なうために、圧縮空気が流入又は流出できる。
【０１０５】
一般化して別の作用基本方式を有するアクチュエータも使用でき、例えばピエゾ基本方式によるアクチュエータが使用できる。このようなアクチュエータにおいて、ピエゾ素子において、素子に加えられる電圧に基づいてエアギャップが制御される。これは、前記のように圧力構成又は圧力解体過程のために利用することができる。
【０１０６】
用途に適したアクチュエータ作用基本方式の選択は、それぞれの用途の要求に依存する。それ故に本発明は、所定の作用基本方式に限定されるわけではなく；電気圧力成分の形成のために、圧力成分を発生するために使われる機械量に電気量を変換するなんらかの物理作用基本方式を利用するということだけが重要なのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブレーキ装置にその機能ユニットを有するブレーキ値発生器の図である。
【図２】ブレーキ圧力を発生するために２つの力からなる和が形成され、すなわち運転者操作に相当する力及びブレーキ変調器を形成する比例弁の磁力からなる和が形成されるブレーキ値発生器の構成を示す図である。
【図３】ブレーキ圧力を発生するために２つの力からなる和が形成され、すなわち運転者操作に相当する力及びブレーキ値発生器にブレーキ変調器から供給される圧力から導き出された力からなる和が形成されかつ弁が空気量倍増リレー弁として形成されたブレーキ値発生器の構成を示す図である。
【図４】比例弁の磁気接極子が加算素子をなす図２によるブレーキ値発生器を示す図である。
【図５】弁の弁ピストンが加算素子をなすが、この加算素子が第１にリレー弁として形成されていない図３の基本方式に相当するブレーキ値発生器を示す図である。
【図６】図４によるブレーキ値発生器において運転者操作に依存して制御される圧力の特性曲線を示す図である。
【符号の説明】
１ ブレーキ値発生器
２ センサ装置
３ ブレーキ圧力変調器
４ リレー弁
５ ブレーキペダル
６ 操作押し棒
７ 制御装置
８ 空気貯蔵器
９ 気圧出力端子
１０ 制御入力端子
１１ 入力端子
１２ ブレーキシリンダ

Claims (17)

1. ａ）ブレーキ値発生器が、ブレーキ圧力を発生するために使われ、
   ｂ）ブレーキ値発生器が、運転者によって操作され、
   ｃ）ブレーキ圧力を発生する装置が設けられており、
   ｄ）圧力発生装置が、第１の物理量のための入力端子を有し、
   ｅ）第１の物理量が、運転者操作から導き出され、
   ｆ）運転者操作を検出するセンサ装置が設けられており、
   ｇ）センサ装置の出力端子が、車両のための制御装置の入力端子に接続されており、
   ｈ）圧力発生装置が、第２の物理量のための別の入力端子を有し、
   ｉ）第２の物理量が、車両制御装置の出力端子から導き出され、
   ｊ）第１及び第２の物理量から作用の和を形成するために、加算装置が設けられている
   ことを特徴とする、車両内に配置されかつ少なくとも１つのモジュールからなるブレーキシステムのためのブレーキ値発生器。
2. 第１の物理量が、力からなることを特徴とする、請求項１に記載のブレーキ値発生器。
3. 第２の物理量が、力からなることを特徴とする、請求項１に記載のブレーキ値発生器。
4. 第２の物理量が、圧力からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載のブレーキ値発生器。
5. 加算装置が、磁気制御される弁の接極子から形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のブレーキ値発生器。
6. 加算装置が、弁のピストンによって形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のブレーキ値発生器。
7. 運転者の操作に相当する力を発生し、かつこれを加算装置に伝達するために、第１のばね装置が設けられていることを特徴とする、請求項５又は６に記載のブレーキ値発生器。
8. 第１のばね装置の全長を短縮することによって、所定の運転者操作に対応するブレーキ圧力の制御の開始が決められていることを特徴とする、請求項７に記載のブレーキ値発生器。
9. ブレーキ要求の特性曲線を決める第２のばね装置が設けられていることを特徴とする、請求項１ないし８の１つに記載のブレーキ値発生器。
10. 圧力を発生するために、少なくともそれぞれ１つの通気及び排気弁からなる切換えられる電磁弁の組合せからなる圧力制御装置が設けられていることを特徴とする、請求項４に記載のブレーキ値発生器。
11. 圧力制御装置が、ブレーキ値発生器と構造的にまとめられていることを特徴とする、請求項１０に記載のブレーキ値発生器。
12. 少なくとも制動に対応する車両制御装置の部分が、ブレーキ値発生器と構造的にまとめられていることを特徴とする、請求項１ないし１１の１つに記載のブレーキ値発生器。
13. 圧力発生装置及び加算装置によって、一回路冗長度が実現されていることを特徴とする、請求項１ないし１２の１つに記載のブレーキ値発生器。
14. 加算冗長度の基本方式が、一回路冗長度の基礎になっていることを特徴とする、請求項１３に記載のブレーキ値発生器。
15. ａ）ブレーキ圧力を発生する別の装置が設けられており；
    ｂ）別の圧力発生装置から発生される圧力が、運転者操作によって決められている
    ことを特徴とする、請求項１ないし１４の１つに記載のブレーキ値発生器。
16. 別の圧力発生装置によって二回路冗長度が実現されていることを特徴とする、請求項１５に記載のブレーキ値発生器。
17. 切換えられる冗長度の基本方式が、別の圧力発生装置の冗長度の基礎になっていることを特徴とする、請求項１６に記載のブレーキ値発生器。

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